INSTALACE SYSTÉMÙ MICROPEL APLIKAÈNÍ LIST 12.2006 Systém PLC MICROPEL Souhrn malých, kompaktních automatù pro realizaci øídících a regulaèních funkcí, pro øízení strojù, mìøení a regulaci, anebo pro sbìr dat. Systém zahrnuje : a) Široký sortiment programovatelných logických automatù "PLC" (programmable logic controller), s podporou pro propojení PLC v síti. b) Vývojové prostøedí, umožòující tvorbu øídících a regulaèních algoritmù. (programové vybavení pro poèítaèe typu PC s OS Microsoft). c) Periferní moduly pro decentralizované instalace (typicky se jedná o vstupy/výstupy a rùzné druhy ovladaèù/zobrazovaèù). Konfigurovatelné rovnìž z vývojového prostøedí. d) Prostøedky pro komunikaci systému s poèítaèi PC, pro komunikaci systémù navzájem a pøes sítì GSM, Ethernet, Internet, WiFi atd. Záruèní doba na programovatelné automaty je 5 let od data prodeje. Oblasti nasazení a rozšiøování systému Hlavní pøedpokládanou oblastí nasazení PLC automatù je prùmyslová automatizace. PLC je možno použít v zásadì dvìma zpùsoby: buï jako samostatný automat (klasické øešení pro malé aplikace), nebo lze propojit více PLC a periferií (až 31) do sítì a získat tak rozsáhlý systém. Propojování do sítì není tøeba plánovat dopøedu, nebo každý prvek má linku RS485 a vestavìnou sí ovou podporu. Jednotlivé prvky se samy starají o pøenos informací a uživatel se zpravidla tímto problémem vùbec nezabývá. K propojení automatù do sítì mohou existovat rùzné dùvody : Jeden automat sám neobsáhne potøebné množství vstupù a výstupù. Pøipojí se tedy k nìmu další automaty a budou fungovat jen jako periferie, nebo se mohou o zpracování regulaèních algoritmù podìlit. Je tøeba realizovat systém sbìru dat na velké ploše. Zvolí se tedy automaty s vhodnou konfigurací vstupù/výstupù jako sbìrná místa, propojí se linkou RS485 a provede se napø. napojení na PC pomocí pøevodníku PES-CA1. Je tøeba øešit øídící systém s množstvím odlehlých subsystémù. Øešení s jediným centrálním poèítaèem klade vysoké nároky na množství kabelù, navíc pøi jeho výpadku pøestane fungovat celý systém. Nabízí se možnost rozdìlit a
pøesunout "inteligenci" do všech míst kde je jí tøeba a z centra po jediné dvoulince celý systém pouze koordinovat. Komunikace s automaty a sí ová podpora Každý automat má jednu komunikaèní linku RS485. Po této lince se automaty programují ("download" programu z PC do automatu), jednak komunikují navzájem mezi sebou protokolem PESNET (sí typu multi-master, token-passing, rychlost 2,4 až 57,6 kbd). Sí ové vedení je kroucená stínìná dvoulinka (obvyklá vedení v technice RS485). Propojení automatu s poèítaèem PC je realizováno pøevodníkem RS232/RS485 dodávaným pod oznaèením PES-CA1. Napájení Všechny prvky systému MICROPEL se napájejí stejnosmìrným napìtím od 12 do 30 V (pøesná velikost napìtí není kritická). Pro napájení tedy nestaèí prostý usmìròovaè, je nutný i filtraèní kondenzátor. Napájecí napìtí není nutno stabilizovat, ale musí být stejnosmìrné a vyhlazené! Napájecí svorky jsou vìtšinou oznaèovány jako GND (záporný pól, resp. zem napájení) a + (kladný pól napájení). Vzhledem k tomu, že elektronika je napájena pøes spínaný stabilizátor, je tøeba poèítat s tím, že pøi nižším napájecím napìtí je odbìr proudu vyšší a se zvyšujícím se napájecím napìtí se snižuje. Odbìr závisí mimo jiné i na typu zaøízení a rovnìž na stavu, ve kterém se momentálnì nachází (napø. pøi zapnutí výstupù nebo pøi rozsvícení displeje vzroste odbìr). Pøi dimenzování napájecího zdroje je tøeba poèítat vždy s nejvìtší hodnotou, která mùže v praxi nastat. Dále je nutno poèítat i s tím, že prvky mohou mít pøi zapnutí odbìr ze zdroje až 0.5A ve formì krátké špièky (u vìtšiny zdrojù to nikterak nevadí, problém mùže být u zdrojù s rychlou elektronickou ochranou, pokud je nastavena pøíliš nízko). Napájecí zdroj musí splòovat požadavky na zdroj napìtí SELV! (zdroj malého a BEZPEÈNÉHO napìtí) Protože prvky systému MICROPEL jsou konstruovány pro napájení malým napìtím, odpovídá tomu i stupeò izolace a krytí. Je tedy tøeba zajistit, aby napájecí napìtí bylo hlavnì bezpeèné (kategorie SELV), tedy galvanicky oddìlené od rozvodné sítì nízkého napìtí s izolací minimálnì 3500Vrms.
SPOJOVÁNÍ AUTOMATÙ DO SÍTÌ Prvky mají zaintegrovánu pomìrnì vyspìlou podporu sí ové komunikace. Pro komunikaci je použita sbìrnice RS485 (je souèástí každého PLC i ostatních prvkù a slouží zároveò pro download a ladìní programu). Automaty se spojují do sítì tehdy, když... Pro realizaci aplikace potøebujeme více vstupù / výstupù než je schopen poskytnout jediný automat. Budujeme decentralizovaný systém, který má jednotlivé uzly rozprostøeny na vìtší vzdálenosti. Pro nìkolik automatù potøebujeme vytvoøit spoleènou vizualizaci a povelování - napø. pro snadné zobrazování hodnot a øízení technologie pøímo v provozu pøipojíme do sítì automat s displejem - MPC302, nebo K10 apod. Máme sice nìkolik nezávislých automatù, ale je pohodlnìjší provádìt jejich programování, ladìní pøíp. sbìr dat z jediného místa (tøeba i vzdáleného). Nastavení zaøízení pro provoz v síti Všem prvkùm, které budou propojeny do spoleèné sítì (tedy PLC, periferie, komunikátory...) je tøeba nejprve nastavit dva základní komunikaèní parametry - adresu stanice v síti a komunikaèní rychlost (udávanou v Baudech). Sí ová adresa musí být v rozsahu od 0 do 30 (prvkù mùže tedy být v jedné síti maximálnì 31), v síti se nesmìjí vyskytovat prvky se stejnou adresou. Komunikaèní rychlost musí být naopak u všech prvkù v síti shodná. Pøed zapojením do sítì je tedy nejvhodnìjší nejprve každé zaøízení jednotlivì pøipojit k vývojovému prostøedí a nastavit mu komunikaèní parametry. Pøipojení k osobnímu poèítaèi Pøipojení zaøízení (nebo celé sítì zaøízení) k poèítaèi se realizuje komunikaèním pøevodníkem typu CAx (CA2, CA3, CA4..). Typ pøevodníku závisí na zvoleném typu rozhraní, pøes které bude poèítaè komunikovat (USB, RS232, telefonní modem, GSM modem, Ethernet, Internet...). Vývojové prostøedí je jen tøeba nastavit pro pøíslušný typ pøevodníku nebo komunikaèního média. Pozor na omezené použití pøevodníku CA1. Tento nejstarší typ pøevodníku uspokojivì funguje jen pod staršími operaèními systémy (DOS, Windows95 a Windows98).
Komunikaèní linka Je typu RS485. Na automatech MPC300 i PES-K10 je vyvedena na základním modulu na tøi svorky zasouvací konektorové svorkovnice (pro snadnìjší propojování sí ové kabeláže prostým šroubováním). Svorky pro RS485 na všech typech mají vždy shodné poøadí signálù. Pokud potøebujeme propojit linkou systémy které nemají spoleèné napájení a nemejí propojenu ani zem napájení, nebo systémy dosti vzdálené, kde se dá pøedpokládat rodíl potenciálù na zemích, musíme použít galvanické oddìlení linky. Pro galvanické oddìlení linky v libovolném bodì lze použít oddìlovaè/opakovaè MICROPEL CA44, poskytující izolaèní pevnost 1000 V DC. Tipy pro zapojování sí ové kabeláže Používají se vedení obvyklá v technice RS485. Na velmi krátké vzdálenosti (napø. v rámci jedné skøínì) staèí jakékoli vodièe, na delší vzdálenosti stínìný kroucený pár s propojením zemí (zvláštì v zarušeném prostøedí). Vedení je symetrické, je tøeba vždy propojit alespoò datové vodièe A a B. Vodièe nelze zamìnit. Lze zvolit nìkolik variant propojení : a) Pouze propojení vodièù A a B. Je nejménì odolné proti rušení a proti vzájemným rozdílùm napìtí mezi zemìmi napájení automatù. b) Propojení vodièù A a B krouceným párem a propojení nulového vodièe G komunikaèní linky (na stínìní kabelu). Toto øešení je odolnìjší proti rušení naindukovanému na lince, pozor však na pøípadné rozdíly napìtí mezi zemìmi napájení automatù. Pøíklad: automaty 1 a 2 se napájejí z rùzných bodù napájecího vedení, kterým protéká vysoký proud a vytváøí velké úbytky napìtí. Tento úbytek bude zákonitì i na propojovacím vodièi G linky, bude jím protékat proud a v krajním pøípadì mùže dojít až k pøepálení vodièe. Pokud je napájení tìchto automatù nezávislé a galv. oddìlené, mùžeme tento zpùsob použít bez obav. c) Propojit vodièe A, B a nulový vodiè G a použít galvanické oddìlení linky pomocí oddìlovaèe/opakovaèe CA44. Linkové obvody tak budou úplnì izolovány od obvodù automatu a linka bude spolehlivì pracovat i pøi velkých rozdílech zemních potenciálù (i takových, které by linku bez galvanického oddìlení okamžitì znièily). U galvanicky oddìlené linky doporuèujeme propojovat kromì A a B i nulový vodiè G, aby byl definován spoleèný potenciál pro všechny vzájemnì oddìlené linkové obvody RS485 v automatech. Shrnutí Pokud spojujeme automaty v jedné skøíni, se spoleèným napájením a s propojenou zemí napájení, je lhostejné jaký zpùsob použijeme - vyhoví i nejménì odolný typ a). Pokud jsou automaty dále od sebe, volíme stínìný kabel. Pokud spojujeme automaty napájené z rùzných navzájem izolovaných zdrojù a nevadí nám jejich
galvanické propojení, použijeme typ b). Pokud je toto galvanické propojení nepøípustné, musíme zvolit typ c). Pokud propojujeme automaty s rozdílnými potenciály zemí, použijeme typ c). Pouze v pøípadì, že rozdíly potenciálù jsou malé, mùžeme použít typ a) a využít tak odolnosti vstupù RS485 proti souhlasnému napìtí až 12V. I tak však hrozí riziko znièení linky. Pøi jakýchkoli pochybnostech mìjme na pamìti, že zpùsob c) s galvanickým oddìlením linky je nejspolehlivìjší a vyhoví ve všech pøípadech. Topologie a impedanèní pøizpùsobení Aby se po vedení nemísily signály a jejich odrazy s rùznou fází, je tøeba zajistit, aby mìlo výraznì sbìrnicovou topologii (jedno dominantní vedení s krátkými odboèkami k jednotlivým stanicím). Dlouhé vedení (zhruba nad 50m) by mìlo být zakonèeno na obou stranách stejnou impedancí jako je charakte ristická impedance vedení (pohybuje se od 120 do 300 Ω). 120..300 ohm A B Typické propojení sítì RS485 z prvkù MICROPEL G A B G A B G A B G A B G 120..300 ohm Èím rozsáhlejší je sí a èím vìtší je použitá komunikaèní rychlost, tím mají tyto zásady vìtší význam. Pøi spojování automatù na kratší vzdálenost, kdy linka nemá výraznì sbìrnicový charakter (v rozsahu do 30-40 metrù) není použití zakonèovacích odporù ani striktní dodržení sbìrnicové topologie nutné. Použití rozvìtvených topologií sítì Pøi délce postranních vìtví vedení zhruba od 30-40m již mùže použití rozvìtvených topologií sítì (strom, hvìzda, apod.) pøinášet problémy s komunikací. Vhodným øešením je vložení oddìlovaèe/opakovaèe CA44 pøed každou delší vìtev linkového vedení. Tím se sí z elektrického hlediska rozpadne na dílèí úseky, jejichž topologie si pak mùže ponechat svùj charakter sbìrnice.
ZÁSADY PRO ELEKTRICKOU INSTALACI Prvky systému MICROPEL jsou až na výjimky urèeny do prùmyslového prostøedí a splòují požadavky na výrobky používané v takovémto prostøedí dle ÈSN EN 50082-2. Aby automaty plnily bezchybnì všechny své funkce a splòovaly všechny uvádìné technické parametry, musí být do systému korektnì instalovány. Zde jsou uvedeny zásady, které je tøeba dodržovat: Zemnìní Správné zemnìní je dùležité jednak pro stabilní a pøesnou funkci analogových vstupù/výstupù, jednak pro zajištìní dobré odolnosti proti rušení. V rozvádìèi by poblíž automatu mìla být svorka (nulový bod) kam je pøivedena zem (resp. záporný pól) napájecího zdroje. Zem napájení automatu (neboli záporný pól napájení) se pak pøivádí z této svorky. Všechny tyto vodièe by mìly mít prùøez alespoò 2.5 mm 2. Všechny svorky a pøípojná místa na automatu, která jsou propojena se zemí a kam je pøipojení zemì napájení vyžadováno, je nutné seperátnì propojit na nulový bod (princip zemnìní do jednoho bodu). Na nulový bod se propojují : 1) zem napájení automatu (alespoò 2.5 mm 2 ) 2) zemnící svorka u automatù K1, K10 (na krytu dole) 3) veškeré svorky na svorkovnicích, vyžadující propojení na zem napájení 4) stínìní všech stínìných pøívodù (pokud mají být použity a vedou ke vstupùm/výstupùm, galvanicky spojeným se zemí napájení) POZOR - je tøeba rozlišovat zem napájení prvkù MICROPEL (záporný pól napájecího stejnosmìrného zdroje) a zem silové elektroinstalace (vodiè PE nebo PEN). Pokud to okolnosti dovolují, je vždy nejvhodnìjší obì zemì propojit (nejlépe v nulovém bodì - viz výše). Pokud zemì nejsou nebo nemohou být propojeny, je tøeba mít na pamìti, že ani stínìní pøívodních vodièù nelze pøipojit na PE nebo PEN. Proto doporuèujeme zachovat výše uvedený postup zemnìní všeho do nulového bodu a pøípadné propojení nulového bodu na PE / PEN zrealizovat jediným a øádným propojem. UPOZORNÌNÍ Je nepøípustné používat svorky pro pøipojení zemí na automatu jako rozboèovací svorkovnici pro napájení dalších spotøebièù!! Typickým pøíkladem jsou svorky pro pøipojení zemì napájení, kterých mùže být na automatu nìkolik - zem napájení, zem linky RS485, zem na svorkovnici analogových vstupù atd. atd. Všechny signálové i napájecí vodièe by mìly na automatu konèit a pokud je tøeba je rozboèit, je tøeba to provést tak, aby proudy které souvisí s cizími zaøízeními nemohly protékat skrz automat. To platí i o ostatních prvcích systému.
Kabeláž Všechny analogové vstupy/výstupy (týká se samozøejmì i univerzálních digitálnì/analogových vstupù) musí být pøipojeny stínìným kabelem. Stínìní kabelu se pøipojuje na nulový bod. Na druhém konci kabelu se stínìní nepøipojuje, aby nevznikla smyèka. Komunikaèní linka musí být vedena rovnìž stínìným kabelem, pro topologii vedení RS485 pak platí zásady uvedené výše. INSTALACE SYSTÉMÙ MICROPEL Aplikaèní list, edice 12.2006, 1. verze dokumentu, MICROPEL s.r.o. 2006